JP2008506004A - Hydrogenation of aromatic compounds and olefins using mesoporous catalysts - Google Patents
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Abstract
不飽和成分を含有する炭化水素原料を水素化する方法であって、メソ細孔及びミクロ細孔を基準として少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔を有し、且つ少なくとも300m2/gのBET表面積と、少なくとも0.3cm3/gの細孔容積とを有する非晶質メソポーラス無機酸化物担体上に、少なくとも1種の第VIII族金属を含む触媒を準備する工程と、前記触媒の存在下、水素化反応条件下で前記炭化水素原料を水素と接触させる工程とを含む方法。
【選択図】なしA method of hydrogenating a hydrocarbon feedstock containing unsaturated components, having at least 97 volume percent interconnected mesopores based on mesopores and micropores, and at least 300 m 2 / g Providing a catalyst comprising at least one Group VIII metal on an amorphous mesoporous inorganic oxide support having a BET surface area and a pore volume of at least 0.3 cm 3 / g; and the presence of said catalyst And contacting the hydrocarbon feedstock with hydrogen under hydrogenation reaction conditions.
[Selection figure] None
Description
本出願は、参照により本願に援用される2004年7月8日出願の同時係属米国特許出願第10/886993号の一部継続出願である。 This application is a continuation-in-part of co-pending US patent application Ser. No. 10 / 886,993, filed Jul. 8, 2004, incorporated herein by reference.
本発明は、好ましくは炭化水素留出物であるが、それに限定されない炭化水素流中の芳香族化合物及びオレフィンを水素化するための方法、及び触媒に関する。 The present invention relates to a process and catalyst for hydrogenating aromatics and olefins in hydrocarbon streams, preferably but not limited to hydrocarbon distillates.
様々な炭化水素留出物(例えば、ジェット燃料、ディーゼル燃料、潤滑油ベースストック等)から芳香族化合物を除去することは、単環式及び多環式芳香族化合物が多様に混合し得ることから困難である。殆どの精製装置において、脱芳香族化には多大な資本投下が必要とされるが、それに伴う利点も得られる。留出物の芳香族化合物含有量は、ディーゼル燃料の主な品質基準であるセタン価と密接に関連している。セタン価は、パラフィン率、炭化水素分子の飽和率、及び炭化水素分子が直鎖分子であるか又は環に結合したアルキル側鎖を有するか、に高く依存する。アルキル側鎖を殆ど又は全く有さない芳香族分子が殆どである留出物流は、一般にセタン品質が低い。一方、高いパラフィン率を有する留出物流は、一般にセタン品質が高い。ジェット燃料の品質もまた、芳香族化合物/煙点の関係から、芳香族化合物の含有量がより低いか否かに依存している。殆どのジェット燃料は、規格により、芳香族化合物含有量が最大25体積パーセントに制限されている。 Removing aromatics from various hydrocarbon distillates (eg, jet fuel, diesel fuel, lube base stock, etc.) is because monocyclic and polycyclic aromatic compounds can be mixed in diverse ways. Have difficulty. In most refiners, dearomatization requires significant capital investment, but with the benefits associated therewith. The aromatics content of the distillate is closely related to the cetane number, which is the main quality standard for diesel fuel. The cetane number is highly dependent on the paraffin ratio, the saturation rate of the hydrocarbon molecule, and whether the hydrocarbon molecule is a linear molecule or has an alkyl side chain attached to the ring. Distillate streams that are mostly aromatic molecules with little or no alkyl side chains generally have low cetane quality. On the other hand, distillate logistics having a high paraffin ratio generally have high cetane quality. Jet fuel quality also depends on whether the aromatic content is lower due to the aromatic / smoke point relationship. Most jet fuels are limited by aromatics content to a maximum of 25 volume percent by standard.
パラフィン率のより高い留出物に対する要求が増大しているのは、規制環境の影響でもある。留出物の芳香族化合物及び多環式芳香族化合物の含有量の実質的な低減を義務付ける政府法案により、脱芳香族化は、ますます重要となっている。現在の米国環境保護庁によるディーゼル燃料の規格は、ディーゼル燃料の芳香族化合物含有量を、最大35体積パーセントに制限している。カリフォルニアのディーゼル燃料規格は、最大10体積パーセントである。 The increasing demand for distillates with higher paraffin content is also the impact of the regulatory environment. Dearomatization is becoming increasingly important due to government bills that require a substantial reduction in the content of distillate aromatics and polycyclic aromatics. Current US Environmental Protection Agency standards for diesel fuel limit the aromatic content of diesel fuel to a maximum of 35 volume percent. California's diesel fuel specification is up to 10 volume percent.
世界の多くの地域において、「ディーゼライゼーション」と称される現象が起きている。これは、燃料に対する要求が一般的に増加するのに伴って、ディーゼル燃料/ガソリン燃料の要求比が上方シフトすることを表す。世界におけるディーゼル燃料に対する要求は、一部には経済成長に応じて、地球温暖化に対抗する取り組みによって、さらには燃料効率に対する一般の要求から、2000年〜2010年の間に2倍になると予想される。これらの要求を満たすアプローチの1つは、より品質が低い家庭暖房用オイルの使用を、自動車用ディーゼル燃料に移行することであろう。それにより、脱硫及び脱芳香族化の必要性が増大すると考えられる。 In many parts of the world, there is a phenomenon called “dieselization”. This represents an upward shift in the demand ratio of diesel / gasoline fuel as the demand for fuel generally increases. Global demand for diesel fuel is expected to double between 2000 and 2010, partly due to economic growth, due to efforts to combat global warming and even from general demand for fuel efficiency Is done. One approach to meeting these requirements would be to shift the use of lower quality home heating oil to automotive diesel fuel. This is thought to increase the need for desulfurization and dearomatization.
しかしながら、留出物のパラフィン率がより高いと、例えばコバルト、モリブデン、ニッケル、及びタングステンのような従来の水素化金属触媒による反応条件がより厳しいものとなる。近年、担体又はゼオライト上で混合貴金属を使用することにより、高い活性を有する脱芳香族化触媒が得られることが証明されている。 However, higher distillate paraffin content results in more severe reaction conditions with conventional metal hydride catalysts such as cobalt, molybdenum, nickel, and tungsten. In recent years, it has been proven that dearomatization catalysts having high activity can be obtained by using mixed noble metals on a support or zeolite.
Kukes等に付与された米国特許第5151172号には、ゼオライト(すなわち、モルデナイト)担体上のパラジウム及び白金の組み合わせを含む触媒により、留出物原料を水素化する方法が開示されている。 US Pat. No. 5,151,172 to Kukes et al. Discloses a process for hydrogenating a distillate feedstock with a catalyst comprising a combination of palladium and platinum on a zeolite (ie, mordenite) support.
Kukes等に付与された米国特許第5147526号には、約1.5質量%〜約8.0質量%のナトリウムを含むY型ゼオライト担体上のパラジウム及び白金の組み合わせを含む触媒により、留出物原料を水素化する方法が開示されている。 U.S. Pat. No. 5,147,526 to Kukes et al. Discloses a distillate with a catalyst comprising a combination of palladium and platinum on a Y-type zeolite support containing about 1.5 wt% to about 8.0 wt% sodium. A method for hydrogenating raw materials is disclosed.
Kukes等に付与された米国特許第5346612号には、β型ゼオライト担体上のパラジウム及び白金の組み合わせを使用した方法が開示されている。 US Pat. No. 5,346,612 to Kukes et al. Discloses a process using a combination of palladium and platinum on a β-type zeolite support.
Apelian等に付与された米国特許第5451312号には、メソポーラスな結晶担体であるMCM−41上の白金及びパラジウムが開示されている。メソポーラス担体を使用することは、細孔システムが著しく大きいことから、物質移動制限が抑制されるという利点がある。しかしながら、メソポーラス担体はゼオライト系と比較して分子アクセスが優れているにも関わらず、結晶性のメソポーラス物質は、細孔が相互に繋がっていないため制限がある。さらに、担体の結晶構造を壊すことなく結晶性のメソポーラス担体に使用することができる酸化物のバリエーションは非常に限られている。
そこで、互いに高度に繋がったメソ細孔を有し、且つ細孔径を幅広い範囲から選択することができ、構造中の無機酸化物成分をより柔軟に選択することができる触媒システムが必要とされている。 Therefore, there is a need for a catalyst system that has mesopores that are highly connected to each other and that can select pore diameters from a wide range, and that can select inorganic oxide components in the structure more flexibly. Yes.
本願では、不飽和成分を含有する炭化水素原料を水素化する方法を提供する。この方法は、メソ細孔及びミクロ細孔を基準として少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔を有し、且つ少なくとも300m2/gのBET表面積と、少なくとも0.3cm3/gの細孔容積とを有する非晶質メソポーラス無機酸化物担体上に、少なくとも1種の第VIII族金属を含む触媒を準備する工程と、前記触媒の存在下、水素化反応条件下で前記炭化水素原料を水素と接触させる工程とを含む。 In this application, the method of hydrogenating the hydrocarbon raw material containing an unsaturated component is provided. The method has at least 97 volume percent interconnected mesopores, based on mesopores and micropores, and has a BET surface area of at least 300 m 2 / g and pores of at least 0.3 cm 3 / g Preparing a catalyst containing at least one Group VIII metal on an amorphous mesoporous inorganic oxide support having a volume, and hydrogenating the hydrocarbon feedstock under hydrogenation reaction conditions in the presence of the catalyst. And contacting with.
本発明は、互いに高度に繋がったメソ細孔を有し、且つ細孔径を幅広い範囲から調節することができ、構造中の無機酸化物成分をより柔軟に選択することができるメソポーラス触媒システムを提供する。さらに、本発明のシステムは、メソポーラスマトリクス内にゼオライトを分散させることが可能であり、それにより小結晶ゼオライトへのアクセスが著しく向上する。 The present invention provides a mesoporous catalyst system that has mesopores that are highly connected to each other, that can adjust the pore diameter from a wide range, and that can select the inorganic oxide component in the structure more flexibly. To do. Furthermore, the system of the present invention allows the zeolite to be dispersed within the mesoporous matrix, thereby significantly improving access to the small crystal zeolite.
本発明は、触媒担体上に1種以上の貴金属を含む、原料中の不飽和成分を減少させる触媒を用いて、芳香族化合物及び/又はオレフィンを含有する留出物炭化水素原料を飽和(水素化)する方法を提供する。 The present invention saturates distillate hydrocarbon feed containing aromatic compounds and / or olefins using a catalyst containing one or more noble metals on the catalyst support to reduce unsaturated components in the feed. To provide a method.
他の石油流も本発明の利益を享受し得るが、本発明で処理される好ましい留出物炭化水素原料としては、約150°F(66℃)〜約700°F(371℃)、好ましくは300°F(149℃)〜約700°F(371℃)、より好ましくは約350°F(177℃)〜約700°F(371℃)の範囲内で沸騰する任意の精製流が挙げられる。 While other petroleum streams may also benefit from the present invention, the preferred distillate hydrocarbon feed processed in the present invention is about 150 ° F. (66 ° C.) to about 700 ° F. (371 ° C.), preferably Include any purified stream boiling in the range of 300 ° F. (149 ° C.) to about 700 ° F. (371 ° C.), more preferably about 350 ° F. (177 ° C.) to about 700 ° F. (371 ° C.). It is done.
本発明の特徴は、芳香族化合物の含有量が20質量%、50質量%、70質量%、さらには80質量%を超える炭化水素原料を処理する能力があることである。 A feature of the present invention is that it has an ability to treat hydrocarbon raw materials having an aromatic compound content exceeding 20 mass%, 50 mass%, 70 mass%, or even 80 mass%.
留出物炭化水素原料には、高硫黄及び低硫黄原油に由来する高硫黄及び低硫黄バージン留出物、コーク留出物、接触分解性ライト及びヘビー触媒サイクルオイル、ビスブレーカー留出物、並びに水素添加分解装置、FCC又はTCCフィード水素化処理機、及び残油水素化処理設備からの留出物沸点範囲の生成物が含まれる。一般に、ライト及びヘビー触媒サイクルオイルは、芳香族化合物が80質量%と高く(FIA)、最も芳香族性の高い原料成分である。サイクルオイルに含まれる芳香族化合物の大部分は単環式芳香族化合物及び二環式芳香族化合物として存在し、一部分が三環式芳香族化合物として存在する。 Distillate hydrocarbon feedstocks include high sulfur and low sulfur virgin distillates derived from high sulfur and low sulfur crude oils, coke distillates, catalytic cracking light and heavy catalytic cycle oils, bisbreaker distillates, and hydrogen Distillate boiling range products from additive crackers, FCC or TCC feed hydrotreaters, and residual hydrotreating equipment are included. In general, light and heavy catalyst cycle oil is a raw material component having the highest aromaticity (FIA) with an aromatic compound as high as 80% by mass (FIA). Most of the aromatic compounds contained in the cycle oil exist as monocyclic aromatic compounds and bicyclic aromatic compounds, and some exist as tricyclic aromatic compounds.
例えば高硫黄及び低硫黄バージン留出物のようなバージンストックは、芳香族化合物の含有量が20質量%とより低い(FIA)。一般に、混合した水素化設備原料における芳香族化合物の含有量は、約5質量%〜約80質量%、より一般的には約10質量%〜約70質量%、最も一般的には約20質量%〜約60質量%の範囲に亘るであろう。、触媒工程は、多くの場合、生成物の芳香族化合物濃度を十分に低い空間速度で平衡化するように進行するため、留出物水素化設備においては、最も芳香性が高いものから順に処理することがより有利である。 Virgin stocks such as, for example, high sulfur and low sulfur virgin distillates have a lower aromatic content of 20% by weight (FIA). Generally, the content of aromatic compounds in the mixed hydrogenation equipment feedstock is from about 5% to about 80%, more typically from about 10% to about 70%, most typically about 20%. % To about 60% by weight. In many cases, the catalytic process proceeds so as to equilibrate the aromatic compound concentration of the product at a sufficiently low space velocity. It is more advantageous to do so.
留出物炭化水素原料の硫黄濃度は、一般に、高硫黄及び低硫黄原油の混合物、精製所の原油容量のバレル当たりの水素化処理能力、及び留出物原料成分の代替的処理、の関数である。より硫黄分の高い留出物原料成分は、一般にコーク留出物、ビスブレーカー留出物、及び触媒サイクルオイルである。これらの留出物原料成分は、総窒素濃度が2000ppmという高濃度になることもあるが、一般には約5ppm〜約900ppmである。 The sulfur concentration of the distillate hydrocarbon feed is generally a function of a mixture of high and low sulfur crude oil, hydroprocessing capacity per barrel of refinery crude capacity, and alternative treatment of distillate feed components. is there. The higher sulfur distillate feedstock components are generally coke distillates, bisbreaker distillates, and catalytic cycle oils. These distillate raw material components may have a total nitrogen concentration as high as 2000 ppm, but are generally from about 5 ppm to about 900 ppm.
本発明にて特に好ましい原料は、沸点が150〜400℃の範囲にある、ジェット燃料及びディーゼル燃料中の炭化水素留分である。原料中に含まれる典型的な芳香族化合物としては、単環式芳香族化合物、二環式芳香族化合物、及び三環式芳香族化合物が挙げられ、特に、通常約343℃未満で沸騰するものが挙げられる。原料中に含まれる芳香族化合物の例としては、例えばアルキルベンゼン、インダン/テトラリン、及びジナフテンベンゼンのような単環式芳香族化合物、例えばナフタレン、ビフェニル、及びフルオレンのような二環式芳香族化合物、並びに、例えばフェナントレン及びナフフェナントレンのような三環式芳香族化合物が挙げられる。相当の割合の多環式芳香族化合物を含む原料が好ましいが、(すなわち、そのような原料中の全芳香族化合物の100質量パーセントまでが多環式芳香族化合物からなり得る)、通常、本発明で処理される原料は、相当の割合の単環式芳香族化合物を含み、多環式芳香族化合物の割合は比較的少ない。原料の全芳香族化合物中の単環式芳香族化合物の含有率は、通常、50質量パーセントを超える。本願において、典型的な炭化水素留出物又はその混合物は、少なくとも約10体積パーセントの芳香族炭化水素化合物を含む。本発明にて最も好ましい原料は、少なくとも10体積パーセント、多くの場合少なくとも20体積パーセント、通常30体積パーセントを超え、一般に約10〜約80体積パーセント、多くの場合約20〜50体積パーセントの範囲に亘る芳香族含有化合物を含むディーゼル燃料原料である。本発明の方法の最大の利益は、同素環式芳香族化合物が実質的に分解することなく、原料中の高濃度の芳香族化合物が飽和されるときに達成される。 Particularly preferred raw materials in the present invention are hydrocarbon fractions in jet fuel and diesel fuel having a boiling point in the range of 150 to 400 ° C. Typical aromatic compounds contained in the raw material include monocyclic aromatic compounds, bicyclic aromatic compounds, and tricyclic aromatic compounds, particularly those that normally boil below about 343 ° C. Is mentioned. Examples of aromatic compounds contained in the raw materials include monocyclic aromatic compounds such as alkylbenzene, indane / tetralin, and dinaphthenebenzene, such as bicyclic aromatic compounds such as naphthalene, biphenyl, and fluorene. And tricyclic aromatic compounds such as phenanthrene and naphthenanthrene. Raw materials containing a significant proportion of polycyclic aromatic compounds are preferred (ie, up to 100 weight percent of the total aromatic compounds in such raw materials can consist of polycyclic aromatic compounds), usually The raw material to be treated in the invention contains a considerable proportion of monocyclic aromatic compounds, and the proportion of polycyclic aromatic compounds is relatively small. The content of the monocyclic aromatic compound in the raw material wholly aromatic compound is usually more than 50 mass percent. In this application, a typical hydrocarbon distillate or mixture thereof comprises at least about 10 volume percent aromatic hydrocarbon compound. Most preferred raw materials in the present invention are at least 10 volume percent, often at least 20 volume percent, usually more than 30 volume percent, generally in the range of about 10 to about 80 volume percent, often about 20 to 50 volume percent. A diesel fuel feedstock containing a wide range of aromatic-containing compounds. The greatest benefit of the method of the present invention is achieved when a high concentration of aromatic compound in the feed is saturated without substantial decomposition of the homocyclic aromatic compound.
他の好ましい原料には、潤滑剤粘度の炭化水素が含まれる。鉱油潤滑剤又は合成炭化水素潤滑剤を用いることにより、処理を改善し得る。合成炭化水素潤滑剤の例としては、ポリα−オレフィン(“PAO”)材料、すなわち、フリーデル−クラフツ型触媒を使用した従来タイプのPAO、及び還元された第VIB族(Cr、Mo、W)金属酸化物触媒を用いて製造されたHVI−PAO材料の双方が挙げられる。 Other preferred feedstocks include hydrocarbons of lubricant viscosity. Treatment can be improved by using mineral oil lubricants or synthetic hydrocarbon lubricants. Examples of synthetic hydrocarbon lubricants include poly α-olefin (“PAO”) materials, ie conventional types of PAO using Friedel-Crafts type catalysts, and reduced Group VIB (Cr, Mo, W ) Both HVI-PAO materials produced using metal oxide catalysts.
鉱油潤滑剤は、一般に少なくとも650°F(343℃)の最低沸点を有するものとして特徴付けられる。また、これらは中性であり得、すなわち、95%の沸点が1050°F(566℃)以下の留出物、ストックであるが、残留潤滑油ストック、例えばブライトストックは、同一の触媒的方法によって処理され得る。この種の鉱油ストックは、歴史的には、適切な組成の原油を大気圧及び真空で蒸留し、次いで例えばフェノール、フルフラル、又はN、N−ジメチルホルムアミド(「DMF」)のような溶媒を使用した溶媒抽出により望ましくない芳香族成分を除去することを含む、従来の精製方法により製造されている。所望の製品流動点を得るための脱蝋は、溶媒脱蝋又は触媒的脱蝋技術(又はその組み合わせ)により行うことができる。触媒的脱蝋工程中に生成され得る潤滑油沸点範囲のオレフィンを飽和させるために、本発明に従った水素化処理は、任意の触媒的脱蝋処理の後に行われることが特に好ましい。 Mineral oil lubricants are generally characterized as having a minimum boiling point of at least 650 ° F. (343 ° C.). They can also be neutral, i.e. distillates, stocks with a 95% boiling point of 1050 ° F (566 ° C) or less, but residual lubricant stocks such as bright stocks are the same catalytic process. Can be processed by. This kind of mineral oil stock has historically distilled crude oil of suitable composition at atmospheric pressure and vacuum, then using solvents such as phenol, furfural, or N, N-dimethylformamide ("DMF") Produced by conventional purification methods that involve removing undesirable aromatic components by solvent extraction. Dewaxing to obtain the desired product pour point can be performed by solvent dewaxing or catalytic dewaxing techniques (or combinations thereof). In order to saturate the lube oil boiling range olefin that may be produced during the catalytic dewaxing step, it is particularly preferred that the hydrotreatment according to the present invention be carried out after any catalytic dewaxing treatment.
鉱油ストックは、触媒的水素化分解によって製造することもできる。ここでは、未変換の高沸点炭化水素流が、蝋状の潤滑油ベースとして作用する。潤滑油ストックは、水素化分解工程に続いて、脱蝋化及び水素化精製されて流動性が調整され、且つオレフィンと場合によっては芳香族化合物とが低減される。通常「潤滑油水素化分解」と称されるこの方法は、多くの場合、原料が従来の潤滑油処理方法では不十分であるか、又は高VI潤滑油製品が要求される場合に使用される。 Mineral oil stocks can also be produced by catalytic hydrocracking. Here, the unconverted high-boiling hydrocarbon stream acts as a waxy lubricating oil base. Following the hydrocracking process, the lubricating oil stock is dewaxed and hydrorefined to adjust fluidity and reduce olefins and possibly aromatics. This process, commonly referred to as “lubricating oil hydrocracking”, is often used when raw materials are insufficient with conventional lubricating oil processing methods or when high VI lubricating oil products are required. .
本方法はまた、合成潤滑油、特にHVI−PAO型材料を含むポリα−オレフィン(“PAO”)の水素化処理に適用可能である。このようなタイプの潤滑油は、従来のように、例えば水、低級アルカノール、又はエステルの存在下で、三塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素又は三フッ化ホウ素複合体のようなフリーデル−クラフツ型触媒を使用したポリマー化又はオリゴマー化により製造することができる。HVI−PAO型オリゴマーは、米国特許第4827064号又は米国特許第4827073号に記載されている方法により、還元された第VIB族金属酸化物触媒、通常、シリカ上のクロムを用いて製造することができる。HVI−PAO材料は、米国特許第5012020号に開示されているように、オリゴマー化温度をより低温にして製造したより高分子量のものを含む。HVI−PAO材料は、オリゴマー化工程中に特殊な還元金属酸化物触媒を使用することに起因して、分岐比が0.19未満であるという特徴がある。 The method is also applicable to the hydroprocessing of synthetic lubricating oils, especially poly alpha-olefins ("PAO") containing HVI-PAO type materials. Such types of lubricating oils are conventionally, for example, Friedel-Crafts type such as aluminum trichloride, boron trifluoride or boron trifluoride complex in the presence of water, lower alkanols or esters. It can be produced by polymerization or oligomerization using a catalyst. HVI-PAO type oligomers can be prepared using reduced Group VIB metal oxide catalysts, usually chromium on silica, by the methods described in US Pat. No. 4,827,064 or US Pat. it can. HVI-PAO materials include higher molecular weights made with lower oligomerization temperatures as disclosed in US Pat. No. 5,012,020. HVI-PAO materials are characterized by a branching ratio of less than 0.19 due to the use of a special reduced metal oxide catalyst during the oligomerization process.
潤滑剤材料は、本発明のメソポーラス材料及び任意でバインダーを伴う水素化用金属成分を含む触媒の存在下で水素化処理される。 The lubricant material is hydrotreated in the presence of a catalyst comprising the mesoporous material of the present invention and optionally a metal component for hydrogenation with a binder.
水素化反応は、約100〜約700°F、好ましくは150〜500°Fの範囲内の温度にて、従来の条件下で行われる。水素は超大気圧条件下が好ましく、水素分圧は約17238kPa(約2500psi)まで変動し得るが、通常は約690〜10343kPa(100〜1500psi)の範囲内である。水素循環比は、一般に、完全な飽和のために化学量論的に必要とされる量を超えて、200%〜5000%の範囲の化学量論的過剰量とされる。水素の純度を最大にするためには、ワンススルー循環が好ましい。空間速度は、一般に0.1〜10LHSV、通常1〜3LHSVの範囲内にある。水素化反応の生成物は、水素化処理に矛盾しない程度に低い不飽和度を有する。殆どの場合、臭素価が5を超える炭化水素潤滑剤原料は、本発明の方法に従って処理される結果、臭素価が3未満、多くの場合は1未満である生成物となる。 The hydrogenation reaction is conducted under conventional conditions at a temperature in the range of about 100 to about 700 ° F., preferably 150 to 500 ° F. Hydrogen is preferably under superatmospheric conditions, and the hydrogen partial pressure can vary up to about 2500 psi, but is usually in the range of about 690-10343 kPa (100-1500 psi). The hydrogen cycling ratio is generally taken as a stoichiometric excess in the range of 200% to 5000%, exceeding the amount required stoichiometrically for complete saturation. In order to maximize the purity of hydrogen, once-through circulation is preferred. The space velocity is generally in the range of 0.1 to 10 LHSV, usually 1 to 3 LHSV. The product of the hydrogenation reaction has a degree of unsaturation that is low enough to be consistent with the hydrotreatment. In most cases, hydrocarbon lubricant feedstocks having a bromine number greater than 5 are processed according to the method of the present invention resulting in a product having a bromine number of less than 3 and often less than 1.
特定の水素化処理設備が二段階処理の場合、第一段階目では脱硫及び脱窒素を行い、第二段階目では脱芳香族化を行うように構成されている場合が多い。これらの操作において、脱芳香族化段階に入る原料は、窒素及び硫黄含有量が実質的により低く、水素化処理設備に入る原料と比較して、芳香族化合物の含有量が低い可能性がある。 When a specific hydrotreatment facility is a two-stage treatment, it is often configured to perform desulfurization and denitrogenation in the first stage and to dearomatize in the second stage. In these operations, the feedstock entering the dearomatization stage has a substantially lower nitrogen and sulfur content and may have a lower aromatic content compared to the feedstock entering the hydrotreating facility. .
本発明の水素化方法は、一般に、留出物原料予熱ステップから開始される。原料は、炉に入る前に、原料/流出液熱交換器内において加熱され、最終的に標的とする反応ゾーンの入口温度となる。原料は、予熱前、予熱中、及び/又は予熱後、水素流と接触され得る。水素含有流は、一段階水素化方法の水素化反応ゾーンに加えてもよく、二段階水素化方法の第一又は第二段階に加えてもよい。 The hydrogenation process of the present invention generally begins with a distillate feedstock preheating step. Prior to entering the furnace, the feed is heated in the feed / effluent heat exchanger to eventually reach the target reaction zone inlet temperature. The feed may be contacted with the hydrogen stream before, during and / or after preheating. The hydrogen-containing stream may be added to the hydrogenation reaction zone of the one-stage hydrogenation process or may be added to the first or second stage of the two-stage hydrogenation process.
水素流は、純粋な水素であっても、例えば炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水、硫黄化合物、及び同様物のような希釈剤との混合物であってもよい。水素流の純度は、最良の結果を得るためには、少なくとも水素が約50体積%、好ましくは少なくとも約65体積%、さらに好ましくは少なくとも約75体積%である必要がある。水素は、水素プラント、触媒改質設備、又は他の水素生成工程により供給され得る。 The hydrogen stream may be pure hydrogen or a mixture with diluents such as hydrocarbons, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, water, sulfur compounds, and the like. The purity of the hydrogen stream should be at least about 50% by volume hydrogen, preferably at least about 65% by volume, and more preferably at least about 75% by volume for best results. Hydrogen can be supplied by a hydrogen plant, catalytic reforming equipment, or other hydrogen production process.
反応ゾーンは、同一又は異なる触媒を含む、1つ又は2つ以上の固定層反応器から構成され得る。二段階方法では、脱硫及び脱窒素用の少なくとも1つの固定層反応器と、脱芳香族化用の少なくとも1つの固定層反応器とを有するよう設計することができる。固定層反応器は、多くの場合、多数の触媒層を有する。任意で、ある固定層の流出液は、続く固定層に導かれる前に冷却され得る。1つの固定層反応器内の多数の触媒層は、同一又は異なる触媒を含んでいてもよい。多層の固定層反応器内の触媒が異なる場合、最初の層(1つ又は複数)は、通常、脱硫及び脱窒素用であり、続く層は、脱芳香族化用である。多反応器システムが使用される場合、H2S及びNH3を除去するために、反応器間の気体は熱「揮散」を受ける。これらの第一段階における生成ガスは、反応抑制の原因となり、より重大には脱芳香族化触媒上の貴金属(1種又は複数種)を汚染してしまう。 The reaction zone may consist of one or more fixed bed reactors containing the same or different catalysts. The two-stage process can be designed to have at least one fixed bed reactor for desulfurization and denitrogenation and at least one fixed bed reactor for dearomatization. Fixed bed reactors often have multiple catalyst layers. Optionally, one fixed bed effluent can be cooled before being directed to a subsequent fixed bed. Multiple catalyst layers in one fixed bed reactor may contain the same or different catalysts. If the catalysts in the multi-layer fixed bed reactor are different, the first layer (s) are usually for desulfurization and denitrogenation and the subsequent layers are for dearomatization. When a multi-reactor system is used, the gas between the reactors undergoes heat “volatilization” to remove H 2 S and NH 3 . The product gas in these first stages causes reaction suppression and more seriously contaminates the noble metal (s) on the dearomatization catalyst.
水素化反応は通常、発熱性であるため、水素注入を介した中間冷却を行ってもよい。中間熱移動を含む他の方法を使用してもよい。二段階方法は、反応器シェルごとに発熱の温度を低下させることができ、反応器全体の温度をより適切に制御することができる。このことは、安全性、並びに最適な触媒効率及び寿命に重要である。 Since the hydrogenation reaction is usually exothermic, intermediate cooling via hydrogen injection may be performed. Other methods including intermediate heat transfer may be used. The two-stage method can reduce the temperature of the exotherm for each reactor shell and can better control the temperature of the entire reactor. This is important for safety and optimal catalyst efficiency and lifetime.
反応ゾーンの流出液は、一般に冷却され、分離装置に導かれて水素が除去される。その一例としては、アミン洗浄機が挙げられる。H2Sが硫黄回収ユニットに送られ、多くの場合、精製副生物としてNH3が回収される。回収された水素の一部は、工程にリサイクルされ、一部は、他の負担の少ない水素化ユニット(例えば、ナフサ予備処理装置)に送られるか、又は外部システム、例えばプラント若しくは精製燃料に排出される。水素の排出率は、多くの場合、最低限の水素純度を維持し、硫化水素を除去するように制御される。リサイクルされた水素は、一般に圧縮され、「補給」水素が補充されて、さらなる水素化のために工程内に再注入される。低純度水素の好ましい廃棄戦略の1つは、水素プラントループに戻すことであり、ここで吸収装置により水素ユニットの上流で水素の多くが回収される。 The reaction zone effluent is generally cooled and directed to a separator to remove hydrogen. One example is an amine washer. H 2 S is sent to the sulfur recovery unit, and in many cases, NH 3 is recovered as a purification byproduct. Part of the recovered hydrogen is recycled to the process and part is sent to other less burdensome hydrogenation units (eg naphtha pretreatment equipment) or discharged to external systems such as plants or refined fuel Is done. The hydrogen discharge rate is often controlled to maintain a minimum hydrogen purity and to remove hydrogen sulfide. The recycled hydrogen is generally compressed and refilled with “make-up” hydrogen and reinjected into the process for further hydrogenation. One preferred disposal strategy for low purity hydrogen is to return to the hydrogen plant loop, where much of the hydrogen is recovered upstream of the hydrogen unit by the absorber.
次いで、分離装置の液体流出物は、洗浄装置内で処理される。ここでは、軽質炭化水素が除去されて、より適切な炭化水素プールへと導かれる。次いで、洗浄装置の液体流出物製品は、一般に配合設備に搬送されて、完成した留出物製品が生産される。 The liquid effluent of the separation device is then processed in the cleaning device. Here, light hydrocarbons are removed and directed to a more appropriate hydrocarbon pool. The scrubber liquid effluent product is then generally transferred to a blending facility to produce a finished distillate product.
本発明の水素化処理ステップにおける操作条件は、最良の結果を得るために、約300°F(150℃)〜約750°F(400℃)、好ましくは約500°F(260℃)〜約650°F(343℃)、最も好ましくは約525°F(275℃)〜約625°F(330℃)の反応ゾーンの平均温度を含む。これらの範囲を下回る反応温度では、水素化の効率が低下する。温度が高すぎると、芳香族化合物の還元の熱力学的な限界に到達し、また、非選択的水素化分解、触媒の不活性化、及びエネルギーコストの上昇が生じ得る。 The operating conditions in the hydroprocessing step of the present invention are from about 300 ° F. (150 ° C.) to about 750 ° F. (400 ° C.), preferably from about 500 ° F. (260 ° C.) to about best for best results. It includes an average temperature of the reaction zone of 650 ° F. (343 ° C.), most preferably from about 525 ° F. (275 ° C.) to about 625 ° F. (330 ° C.). At reaction temperatures below these ranges, the efficiency of hydrogenation decreases. If the temperature is too high, the thermodynamic limits of aromatic reduction may be reached, and non-selective hydrocracking, catalyst deactivation, and increased energy costs may occur.
本発明の方法は、最良の結果を得るために、一般に約1379kPa〜約13790kPa(約200psi〜約2000psi)、より好ましくは約3448kPa〜約10343kPa(約500psi〜約1500psi)、最も好ましくは約4137kPa〜約8274kPa(約600psi〜約1200psi)の範囲の反応ゾーンの水素分圧にて作動する。水素循環比は、最良の結果を得るために、一般に約500SCF/Bbl〜約20000SCF/Bbl、好ましくは約2000SCF/Bbl〜約15000SCF/Bbl、最も好ましくは約3000SCF/Bbl〜約13000SCF/Bblの範囲に亘る。これらを下回る反応圧力及び水素循環比では、触媒不活性化率の上昇、脱硫、脱窒素、及び脱芳香族化の効率の低下が生じ得る。反応圧力が高すぎると、エネルギー及び装置コストが増大し、差益が小さくなる。 The method of the present invention generally provides from about 1379 kPa to about 13790 kPa (about 200 psi to about 2000 psi), more preferably from about 3448 kPa to about 10343 kPa (about 500 psi to about 1500 psi), and most preferably from about 4137 kPa to obtain the best results. It operates at a partial hydrogen pressure in the reaction zone ranging from about 600 psi to about 1200 psi. The hydrogen cycling ratio generally ranges from about 500 SCF / Bbl to about 20000 SCF / Bbl, preferably from about 2000 SCF / Bbl to about 15000 SCF / Bbl, most preferably from about 3000 SCF / Bbl to about 13000 SCF / Bbl for best results. Across. Reaction pressures and hydrogen circulation ratios below these can result in increased catalyst deactivation rates and reduced desulfurization, denitrogenation, and dearomatization efficiency. If the reaction pressure is too high, energy and equipment costs increase and margins are reduced.
本発明の方法は、最良の結果を得るために、一般に約0.2時間−1〜約10.0時間−1、好ましくは約0.5時間−1〜約3.0時間−1、最も好ましくは約1.0時間−1〜約2.0時間−1の液空間速度で作動する。空間速度が高すぎると、水素化が全体的に低下し得る。 The method of the present invention is generally about 0.2 hours- 1 to about 10.0 hours- 1 , preferably about 0.5 hours- 1 to about 3.0 hours- 1 , for best results. Preferably, it operates at a liquid space velocity of about 1.0 hour- 1 to about 2.0 hour- 1 . If the space velocity is too high, the hydrogenation can be reduced overall.
TUD−1と表記される触媒担体は、三次元非晶質、メソポーラス無機酸化物材料であり、有機酸化物材料のミクロ細孔及びメソ細孔を基準として、少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔(すなわち、3体積パーセント未満のミクロ細孔)を含み、一般には少なくとも98体積パーセントのメソ細孔を含む。好ましい多孔質触媒担体の製造方法は、米国特許第6358486号及び2004年1月26日出願の米国特許出願第10/764797号(「Method For Making Mesoporousor Combined Mesoporous and Microporous Inorganic Oxides」)に記載されており、これら両方は参照により本願に援用される。N2ポロシメーターで測定した好ましい触媒の平均メソ細孔径は、約2nm〜約25nmの範囲に亘る。一般に、メソポーラス無機酸化物は、(1)水中の無機酸化物の前駆体、及び(2)有機孔形成剤の混合物を、所定の温度で、所定の時間加熱して製造される。 The catalyst carrier denoted TUD-1 is a three-dimensional amorphous, mesoporous inorganic oxide material, and at least 97 volume percent of meso-connected mesopores based on the micropores and mesopores of the organic oxide material. Contains pores (ie, less than 3 volume percent micropores), and generally contains at least 98 volume percent mesopores. Preferred methods for producing porous catalyst supports are described in US Pat. No. 6,358,486 and US patent application Ser. No. 10/764797 filed Jan. 26, 2004 (“Method For Making Mesoporous Combined Mesoporous and Microporous Inorganics”). Both of which are incorporated herein by reference. The average mesopore diameter of the preferred catalysts as measured by N 2 porosimetry ranges from about 2nm~ about 25 nm. Generally, a mesoporous inorganic oxide is produced by heating a mixture of (1) a precursor of an inorganic oxide in water and (2) an organic pore forming agent at a predetermined temperature for a predetermined time.
出発材料は、一般にアモルファス材料であり、例えば酸化ケイ素又は酸化アルミニウムのような1種又は2種以上の無機酸化物とすることができ、さらなる金属酸化物を有しても有さなくてもよい。ケイ素原子は、一部が、例えばアルミニウム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、ガリウム、マンガン、亜鉛、クロム、モリブデン、ニッケル、コバルト、及び鉄、並びに同様物のような金属原子で置換され得る。無機酸化物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることが好ましい。さらなる金属は、任意に、メソ細孔を含む構造を製造する工程を開始する前に材料中に組み込んでもよい。また、材料の準備後、システム中のカチオンは、任意に、例えばアルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム等)のイオン等、他のイオンで置換されてもよい。アルカリカチオンは、TUD−1、特にAl−TUD−1又はAl−Si−TUD−1形態の場合、その内部に残留する任意の酸性度を判定し得る。残留酸性は望ましくない分解反応の原因となり、それにより液体生成物の総生産量が低下する。 The starting material is generally an amorphous material, which can be, for example, one or more inorganic oxides such as silicon oxide or aluminum oxide, with or without additional metal oxides. . Silicon atoms can be partially substituted with metal atoms such as aluminum, titanium, vanadium, zirconium, gallium, manganese, zinc, chromium, molybdenum, nickel, cobalt, and iron, and the like. The inorganic oxide is preferably selected from the group consisting of silica, alumina, silica-alumina, titania, zirconia, magnesia, and combinations thereof. Additional metal may optionally be incorporated into the material prior to initiating the process of producing the structure containing mesopores. Also, after material preparation, the cations in the system may optionally be replaced with other ions, such as ions of alkali metals (eg, sodium, potassium, lithium, etc.). Alkali cations can determine any acidity remaining in the interior of TUD-1, especially in the case of Al-TUD-1 or Al-Si-TUD-1. Residual acidity causes undesirable decomposition reactions, thereby reducing the total production of liquid products.
メソポーラス触媒担体は、非結晶材料である(すなわち、現在利用可能なX線回折技術にて結晶性が全く観察されない)。メソ細孔のd間隔は、約3nm〜約30nmが好ましい。BET(N2)で測定した触媒担体の表面積は、少なくとも約300m2/gであり、好ましくは約400m2/g〜約1200m2/gの範囲に亘る。触媒の細孔容積は、少なくとも約0.3cm3/gであり、好ましくは、約0.4cm3/g〜約2.2cm3/gの範囲に亘る。 Mesoporous catalyst supports are amorphous materials (ie, no crystallinity is observed with currently available X-ray diffraction techniques). The d interval of the mesopores is preferably about 3 nm to about 30 nm. Surface area of the catalyst support measured by BET (N 2) is at least about 300 meters 2 / g, preferably ranging from about 400 meters 2 / g to about 1200 m 2 / g. Pore volume of the catalyst is at least about 0.3 cm 3 / g, preferably ranging from about 0.4 cm 3 / g to about 2.2 cm 3 / g.
触媒担体であるTUD−1を製造する多数の方法が存在するが、これらの方法は、出発材料の無機酸化物に応じて、2つのタイプに分類され得る:(1)有機物含有前駆体、及び(2)無機前駆体。前者の場合、無機酸化物前駆体は、ケイ素、アルミニウム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、ガリウム、マンガン、亜鉛、クロム、モリブデン、ニッケル、コバルト、及び鉄から選択された所望の元素を有するアルコキシド、例えばテトラエチルオルトシリケート(TEOS)のような有機シリケート、又は例えばアルミニウムイソプロポキシドのような酸化アルミニウムの有機源が好ましいであろう。TEOS及びアルミニウムイソプロポキシドは、周知の供給者より商業的に入手可能である。 There are a number of methods for producing the catalyst support TUD-1, but these methods can be classified into two types, depending on the starting inorganic oxide: (1) an organic-containing precursor, and (2) Inorganic precursor. In the former case, the inorganic oxide precursor is an alkoxide having a desired element selected from silicon, aluminum, titanium, vanadium, zirconium, gallium, manganese, zinc, chromium, molybdenum, nickel, cobalt, and iron, such as tetraethyl An organic silicate such as orthosilicate (TEOS) or an organic source of aluminum oxide such as aluminum isopropoxide may be preferred. TEOS and aluminum isopropoxide are commercially available from well-known suppliers.
溶液のpHは、7.0を超えて保持されることが好ましい。場合により、水溶液は、例えば上記の金属イオンのような他の金属イオンを含んでもよい。攪拌後、水素結合によってシリカ(又は他の無機酸化物)種に結合する有機メソ細孔形成剤を、水溶液中に加えて混合する。有機孔形成剤は、例えばグリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、及び同様物のようなグリコール(2つ又は3つ以上のヒドロキシ基を含む化合物)、又はトリエタノールアミン、スルホラン、テトラエチレンペンタミン、及びジエチルグリコールジベンゾエートからなる群から選ばれるもの(1種又は複数)が好ましい。有機孔形成剤は、水性溶液中で分離相を形成することがないように疎水性が低い必要があり、水性無機酸化物溶液に撹拌しながら滴加することによって添加することが好ましい。時間が経過した後(例えば、約1〜2時間)、混合物は高粘度ゲルを形成する。この期間、混合物を撹拌して、成分の混合を促進することが好ましい。混合物は、アルカノールを含むことが好ましい。このアルカノールは、混合物に添加することもでき、及び/又は、無機酸化物前駆体の分解によってin−situで形成され得る。例えば、TEOSは、加熱されるとエタノールを生成する。プロパノールは、アルミニウムイソプロポキシドの分解により生成され得る。 It is preferred that the pH of the solution is maintained above 7.0. In some cases, the aqueous solution may contain other metal ions, such as the metal ions described above. After stirring, an organic mesopore former that binds to silica (or other inorganic oxide) species by hydrogen bonding is added to the aqueous solution and mixed. Organic pore formers are glycols (compounds containing two or more hydroxy groups) such as glycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol and the like, or triethanolamine, sulfolane , Tetraethylenepentamine, and diethyl glycol dibenzoate are preferably selected from the group consisting of one or more. The organic pore forming agent needs to have low hydrophobicity so as not to form a separated phase in the aqueous solution, and is preferably added by dropwise addition to the aqueous inorganic oxide solution with stirring. After time has elapsed (eg, about 1-2 hours), the mixture forms a high viscosity gel. It is preferable to stir the mixture during this period to facilitate mixing of the components. The mixture preferably contains an alkanol. The alkanol can be added to the mixture and / or can be formed in-situ by decomposition of the inorganic oxide precursor. For example, TEOS produces ethanol when heated. Propanol can be produced by decomposition of aluminum isopropoxide.
同じゲルを得る合成経路の第2のタイプは、出発物質として無機前駆体を使用するものである。好ましい無機前駆体は、ケイ素、アルミニウム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、ガリウム、マンガン、亜鉛、クロム、モリブデン、ニッケル、コバルト、及び鉄から選択される所望の元素を有する酸化物、及び/又は水酸化物を含む。前駆体は、最初に1種又は2種以上の孔形成剤と共に混合され、無機前駆体が有機含有複合体に転換するに十分であるよう所定時間(例、2〜10時間)、120〜250℃に加熱される。次いで、複合体を水と共に混合して加水分解し、均質の高粘度ゲルを得る。 A second type of synthetic route to obtain the same gel is to use an inorganic precursor as a starting material. Preferred inorganic precursors are oxides and / or hydroxides with the desired elements selected from silicon, aluminum, titanium, vanadium, zirconium, gallium, manganese, zinc, chromium, molybdenum, nickel, cobalt, and iron including. The precursor is first mixed with one or more pore formers and for a predetermined time (eg, 2-10 hours), 120-250 for sufficient time for the inorganic precursor to convert to an organic-containing composite. Heated to ° C. The composite is then mixed with water and hydrolyzed to obtain a homogeneous high viscosity gel.
次いで、上記の2種の方法により得られたゲルを、約5℃〜約45℃、好ましくは室温に置き(エージング)、無機酸化物源の加水分解及びポリ縮合を完了させる。エージングは、約48時間まで、一般には約2時間〜30時間、より好ましくは約10時間〜20時間行うことが好ましい。エージングステップの後、ゲルを空気中で、ゲルの水分を除去するに十分な時間(例えば、約6〜約24時間)、約90℃〜100℃で加熱する。メソ細孔の形成を補助する有機孔形成剤は、乾燥段階中、ゲル中に残留することが好ましい。したがって、好ましい有機孔形成剤は、少なくとも約150℃の沸点を有する。 The gel obtained by the above two methods is then placed at about 5 ° C. to about 45 ° C., preferably room temperature (aging) to complete the hydrolysis and polycondensation of the inorganic oxide source. Aging is preferably carried out for up to about 48 hours, generally about 2 to 30 hours, more preferably about 10 to 20 hours. After the aging step, the gel is heated in air at about 90 ° C. to 100 ° C. for a time sufficient to remove moisture from the gel (eg, about 6 to about 24 hours). The organic pore former that assists in the formation of mesopores preferably remains in the gel during the drying stage. Accordingly, preferred organic pore formers have a boiling point of at least about 150 ° C.
有機孔形成剤を含有する乾燥した材料を、メソ細孔が相当数形成される温度で加熱する。この孔形成ステップは、水の沸点を超え、有機孔形成剤の沸点までの温度にて実施される。一般に、メソ細孔形成は、約100℃〜約250℃、好ましくは約150℃〜約200℃の温度で実施される。孔形成ステップは、任意にて、密封容器内にて自生圧力下で熱水的に実施してもよい。最終生成物のメソ細孔の寸法及び容積は、熱水的ステップの継続時間及び温度に影響される。一般に、処理温度及び継続時間が増大すると、最終生成物のメソ細孔容積の割合が増大する。 The dried material containing the organic pore former is heated at a temperature at which a significant number of mesopores are formed. This pore-forming step is performed at a temperature that exceeds the boiling point of water and reaches the boiling point of the organic pore-forming agent. Generally, mesopore formation is performed at a temperature of about 100 ° C to about 250 ° C, preferably about 150 ° C to about 200 ° C. The hole forming step may optionally be performed hydrothermally under autogenous pressure in a sealed container. The size and volume of the final product mesopores are affected by the duration and temperature of the hydrothermal step. In general, increasing the processing temperature and duration increases the proportion of mesopore volume of the final product.
孔形成ステップ後、触媒材料を約300℃〜約1000℃、好ましくは約400℃〜約700℃、より好ましくは約500℃〜約600℃の温度で焼成し、材料を焼成するに十分な期間、焼成温度にて維持する。焼成ステップの継続時間は、焼成温度に一部依存するが、通常約2時間〜約40時間、好ましくは5時間〜15時間である。 After the pore formation step, the catalyst material is calcined at a temperature of about 300 ° C. to about 1000 ° C., preferably about 400 ° C. to about 700 ° C., more preferably about 500 ° C. to about 600 ° C. for a period of time sufficient to calcine the material Maintain at the firing temperature. The duration of the firing step depends in part on the firing temperature, but is usually about 2 hours to about 40 hours, preferably 5 hours to 15 hours.
熱スポットを防止するために、温度は徐々に上昇させる必要がある。好ましくは、触媒材料の温度は、約0.1℃/分〜約25℃/分、より好ましくは約0.5℃/分〜約15℃/分、最も好ましくは約1℃/分〜約5℃/分の速度で焼成温度まで上昇する必要がある。 In order to prevent heat spots, the temperature needs to be gradually raised. Preferably, the temperature of the catalyst material is from about 0.1 ° C./min to about 25 ° C./min, more preferably from about 0.5 ° C./min to about 15 ° C./min, most preferably from about 1 ° C./min to about It is necessary to increase to the firing temperature at a rate of 5 ° C./min.
焼成中、触媒材料の構造が最終的に形成される一方で、有機分子が材料から排除され、分解される。 During calcination, the structure of the catalyst material is finally formed while organic molecules are excluded from the material and decomposed.
有機孔形成剤を除去するための焼成方法は、有機溶媒、例えばエタノールを使用した抽出で代替することができる。この場合、孔形成剤は、回収されて再利用され得る。 The calcination method for removing the organic pore forming agent can be replaced by extraction using an organic solvent such as ethanol. In this case, the pore-forming agent can be recovered and reused.
同様に、本発明の触媒粉末は、シリカ及び/又はアルミナのようなバインダーと共に混合された後、射出又は他の適切な方法によって所望の形状(例えば、ペレット、環等)に成形されてもよい。 Similarly, the catalyst powder of the present invention may be mixed with a binder such as silica and / or alumina and then formed into a desired shape (eg, pellets, rings, etc.) by injection or other suitable method. .
触媒は、元素周期律表の第VIII族から選択される少なくとも1種の金属成分を含む。これには、鉄、コバルト、ニッケル、及び貴金属、すなわち白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウムが含まれる。特に好ましい金属としては、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びニッケルが挙げられる。第VIII族金属の量は、触媒の全重量を基準として、少なくとも約0.1質量%である。 The catalyst includes at least one metal component selected from Group VIII of the Periodic Table of Elements. This includes iron, cobalt, nickel, and noble metals, ie, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, osmium, and iridium. Particularly preferred metals include platinum, palladium, rhodium, iridium, and nickel. The amount of Group VIII metal is at least about 0.1% by weight, based on the total weight of the catalyst.
第VIII族金属は、適切な方法により、無機酸化物中に組み込むことができる。この方法としては、例えばイオン交換や、可溶な、分解可能な第VIII族金属化合物の溶液を無機酸化物に含浸した後、含浸された無機酸化物を洗浄、乾燥、及び例えば焼成のような工程にかけて第VIII金属化合物を分解して、無機酸化物の細孔内に遊離第VIII族金属を有する活性化触媒を生成することが挙げられる。適切な第VIII族金属化合物には、例えば硝酸塩、塩化物、アンモニウム複合体、及び同様物のような塩が含まれる。 The Group VIII metal can be incorporated into the inorganic oxide by any suitable method. For example, ion exchange or a solution of a soluble and decomposable Group VIII metal compound is impregnated in an inorganic oxide, and then the impregnated inorganic oxide is washed, dried, and fired, for example, The process includes decomposing the Group VIII metal compound to produce an activated catalyst having a free Group VIII metal in the pores of the inorganic oxide. Suitable Group VIII metal compounds include salts such as nitrates, chlorides, ammonium complexes, and the like.
第VIII族金属を含浸した無機酸化物触媒は、任意にて水で洗浄されて、一部のアニオンが除去される。水及び/又は他の揮発性化合物を除去するための触媒の乾燥は、触媒を約50℃〜約190℃の乾燥温度に加熱することで実施され得る。触媒を活性化する焼成は、約150℃〜約600℃の温度で、十分な時間実施され得る。一般に、焼成は、少なくとも部分的には焼成温度に依存するが、2〜40時間実施され得る。 The inorganic oxide catalyst impregnated with the Group VIII metal is optionally washed with water to remove some anions. Drying the catalyst to remove water and / or other volatile compounds can be performed by heating the catalyst to a drying temperature of about 50 ° C to about 190 ° C. Calcination for activating the catalyst can be performed at a temperature of about 150 ° C. to about 600 ° C. for a sufficient time. In general, calcination can be carried out for 2 to 40 hours, depending at least in part on the calcination temperature.
任意にて、1種又は2種以上のゼオライトを触媒に組み込んで、メソポーラスマトリクス全体に分散させてもよい。ゼオライトは、メソポーラス構造の形成に先だって、無機酸化物前駆体−水溶液に添加することが好ましい。適切なゼオライトは、例えば、FAU、EMT、BEA、VPI、AET、及び/又はCLOを含む。ゼオライトは、触媒の全重量を基準として、0.05質量%〜50質量%の量で存在することが好ましい。 Optionally, one or more zeolites may be incorporated into the catalyst and dispersed throughout the mesoporous matrix. Zeolite is preferably added to the inorganic oxide precursor-water solution prior to formation of the mesoporous structure. Suitable zeolites include, for example, FAU, EMT, BEA, VPI, AET, and / or CLO. The zeolite is preferably present in an amount of 0.05% to 50% by weight, based on the total weight of the catalyst.
他の好ましい水素化のタイプとして、炭化水素を含有する原料中の不純物の選択的除去が挙げられる。より詳細には、1つの二重結合を有する化合物に対する、三重結合を有する化合物、及び/又は2つ以上の二重結合を有する化合物の選択的水素化、並びに、2つの二重結合が1つ以上の単結合で分離されている化合物に対する、2つの隣接した二重結合を有する化合物の選択的水素化工程に関連する。 Another preferred hydrogenation type includes the selective removal of impurities in the feedstock containing hydrocarbons. More specifically, selective hydrogenation of a compound having a triple bond and / or a compound having two or more double bonds relative to a compound having one double bond, and one two double bonds. It relates to the selective hydrogenation step of a compound having two adjacent double bonds with respect to the compound separated by the above single bond.
そのような反応には、少なくとも1種のモノオレフィンを含有する原料中のアセチレン及び/又はジエン不純物の選択的水素化が含まれるが、これに限定されるものではない。さらなる例は、エチレン流中のアセチレンの選択的水素化、プロピレン流中のメチルアセチレン及びプロパジエンの選択的水素化、ブテン流中のブタジエンの選択的水素化、及び1,3−ブタジエンを含有する原料中のビニル及びエチルアセチレン、並びに1,2−ブタジエンの選択的水素化を含む。 Such reactions include, but are not limited to, selective hydrogenation of acetylene and / or diene impurities in the feed containing at least one monoolefin. Further examples include selective hydrogenation of acetylene in an ethylene stream, selective hydrogenation of methylacetylene and propadiene in a propylene stream, selective hydrogenation of butadiene in a butene stream, and a feed containing 1,3-butadiene. Including selective hydrogenation of vinyl and ethylacetylene, and 1,2-butadiene.
石油化学工業においては、生成物流は、1種又は2種以上のモノオレフィン、及び不純物としてアセチレン及び/又はジエン化合物を含む。アセチレン不純物には、アセチレン、メチルアセチレン、及びジアセチレンが含まれる。ジエン不純物には、1,2−ブタジエン、1,3−ブタジエン、及びプロパジエンが含まれる。 In the petrochemical industry, the product stream contains one or more monoolefins and acetylene and / or diene compounds as impurities. Acetylene impurities include acetylene, methylacetylene, and diacetylene. Diene impurities include 1,2-butadiene, 1,3-butadiene, and propadiene.
このような生成物流は、通常、選択的水素化を受け、所望のモノオレフィンを水素化することなく、アセチレン及び/又はジエン不純物が最小化/除去される。この方法は、触媒を使用した、選択的触媒水素化により実施され得る。 Such product streams typically undergo selective hydrogenation to minimize / remove acetylene and / or diene impurities without hydrogenating the desired monoolefin. This process can be carried out by selective catalytic hydrogenation using a catalyst.
この触媒は、本発明の多孔性材料上に支持された金属、好ましくは貴金属、及び任意でバインダーを含む。この触媒は、促進剤として使用されるさらなる金属を含んでもよい。 This catalyst comprises a metal, preferably a noble metal, and optionally a binder supported on the porous material of the present invention. The catalyst may contain additional metals that are used as promoters.
アセチレン及び/又はジエン不純物の選択的水素化は、上記に記載した触媒の存在下、一段階水素化により実施される。原料は液体として導入され、水素化中に一部が、又は完全に気化される。原料は選択的に水素され、水素ガス流は、約0℃〜50℃の温度で反応器内に導入される。反応器は約1379kPa〜約3448kPa(200psi〜500psi)の範囲の圧力で作動される。原料中のアセチレン及び/又はジエン不純物のレベル、入口温度、及び許容可能な出口温度に応じて、生成物の一部を反応ゾーンにリサイクルする必要があり得る。 Selective hydrogenation of acetylene and / or diene impurities is carried out by one-stage hydrogenation in the presence of the catalyst described above. The raw material is introduced as a liquid and partly or completely vaporized during the hydrogenation. The feed is selectively hydrogenated and a hydrogen gas stream is introduced into the reactor at a temperature of about 0 ° C to 50 ° C. The reactor is operated at a pressure ranging from about 1379 kPa to about 3448 kPa (200 psi to 500 psi). Depending on the level of acetylene and / or diene impurities in the feed, inlet temperature, and acceptable outlet temperature, a portion of the product may need to be recycled to the reaction zone.
反応器内に導入される水素の量は、原料中の不純物の量に基づく。水素は、例えばメタンのような適切な希釈剤と共に、反応器内に導入され得る。 The amount of hydrogen introduced into the reactor is based on the amount of impurities in the feedstock. Hydrogen can be introduced into the reactor along with a suitable diluent such as methane.
適切な液空間速度を使用する必要があるが、これは当業者に明らかであろう。 Appropriate liquid space velocities need to be used, as will be apparent to those skilled in the art.
以下の実施例に、本発明の特徴を説明する。 The following examples illustrate the features of the present invention.
<実施例1>
この実施例では、シリカ源としてケイ素アルコキシドを使用した、Si−TUD−1の合成方法を説明する。テトラエチルオルトシリケート(98%、ACROS社製)736質量部をトリエタノールアミン(TEA)(97%、ACROS社製)540部と共に、撹拌しながら混合した。30分後、上記混合物に水590部を、撹拌しながらゆっくり加えた。さらに30分後、テトラエチル水酸化アンモニウム(TEOH)(35重量%)145部を上記混合物に加えて、均質なゲルを得た。ゲルを室温に24時間置いた。次に、ゲルを約98℃で18時間乾燥し、1℃/分の加熱速度で、空気中で600℃にて10時間焼成した。
<Example 1>
In this example, a method for synthesizing Si-TUD-1 using silicon alkoxide as the silica source is described. 736 parts by mass of tetraethylorthosilicate (98%, manufactured by ACROS) was mixed with 540 parts of triethanolamine (TEA) (97%, manufactured by ACROS) while stirring. After 30 minutes, 590 parts of water was slowly added to the above mixture with stirring. After an additional 30 minutes, 145 parts of tetraethylammonium hydroxide (TEOH) (35% by weight) was added to the above mixture to obtain a homogeneous gel. The gel was left at room temperature for 24 hours. The gel was then dried at about 98 ° C. for 18 hours and baked at 600 ° C. for 10 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
最終材料のX線回折(XRD)パターンは、メソポーラス構造を示す2°未満の強い2Θピークを示した。窒素吸収によるBET測定の結果、表面積は683m2/g、平均細孔径は約4.0nm、総細孔容積は約0.7cm3/gであった The X-ray diffraction (XRD) pattern of the final material showed a strong 2Θ peak of less than 2 ° indicating a mesoporous structure. As a result of the BET measurement by nitrogen absorption, the surface area was 683 m 2 / g, the average pore diameter was about 4.0 nm, and the total pore volume was about 0.7 cm 3 / g.
<実施例2>
この実施例では、シリカ源としてシリカゲルを使用した、Si−TUD−1の合成方法を説明する。最初に、シリカゲル24部、TEA76部、及びエチレングリコール(EG)62部を、凝縮器を装備した反応器内に入れた。反応器内の含有物を機械的攪拌装置でよく混合した後、混合物を撹拌しながら200〜210℃に加熱した。これにより、反応中に生成した水の殆どが、EGの一部と共に凝縮器頂部から除去された。一方で、EG及びTEAの殆どは反応混合物中に残留した。約8時間後、加熱を停止し、室温に冷却した後、淡茶色の糊状複合体混合物を回収した。
<Example 2>
In this example, a method for synthesizing Si-TUD-1 using silica gel as a silica source will be described. First, 24 parts of silica gel, 76 parts of TEA, and 62 parts of ethylene glycol (EG) were placed in a reactor equipped with a condenser. After the contents in the reactor were mixed well with a mechanical stirrer, the mixture was heated to 200-210 ° C. with stirring. This removed most of the water produced during the reaction from the top of the condenser along with some of the EG. On the other hand, most of EG and TEA remained in the reaction mixture. After about 8 hours, the heating was stopped, and after cooling to room temperature, a light brown paste-like composite mixture was recovered.
次に、水100部を撹拌条件下で、上記で得られた複合体液体125部に加えた。1時間撹拌した後、混合物は高粘度ゲルを形成し、このゲルを室温で2日間置いた。 Next, 100 parts of water was added to 125 parts of the composite liquid obtained above under stirring conditions. After stirring for 1 hour, the mixture formed a high viscosity gel that was left at room temperature for 2 days.
次に、高粘度ゲルを98℃で23時間乾燥した後、オートクレーブ内に入れ、6時間かけて180℃に加熱した。最後に、1℃/分の加熱速度で、空気中にて600℃で10時間焼成した。 Next, the high-viscosity gel was dried at 98 ° C. for 23 hours, then placed in an autoclave and heated to 180 ° C. over 6 hours. Finally, it was fired at 600 ° C. for 10 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
最終材料のX線回折(XRD)パターンは、メソポーラス構造を示す2°未満に強い2Θピークを示した。窒素吸収によるBET測定の結果、表面積は556m2/g、平均細孔径は約8.1nm、総細孔容積は約0.92cm3/gであった。 The X-ray diffraction (XRD) pattern of the final material showed a strong 2Θ peak below 2 ° indicating a mesoporous structure. As a result of BET measurement by nitrogen absorption, the surface area was 556 m 2 / g, the average pore diameter was about 8.1 nm, and the total pore volume was about 0.92 cm 3 / g.
<実施例3>
この実施例では、Al−Si−TUD−1の合成を説明する。最初に、シリカゲル250部、TEA697部、及びエチレングリコール(EG)287部を、凝縮器を備えた反応器内に入れた。反応器内の含有物を機械的攪拌装置でよく混合した後、混合物を撹拌しながら200〜210℃に加熱した。これにより、反応中に生成した水の殆どが、EGの一部と共に凝縮器頂部から除去された。一方で、EG及びTEAの殆どは反応混合物中に残留した。約3時間後、反応器を100℃に冷却し、反応器に、水酸化アルミニウム237部、EG207g、及びTEA500gを含む別の混合物を加えた。混合物を再度、200〜210℃に加熱し、4時間後、加熱を停止した。混合物を室温に冷却した後、淡茶色の糊状複合体液体を回収した。
<Example 3>
In this example, the synthesis of Al-Si-TUD-1 is described. First, 250 parts of silica gel, 697 parts of TEA, and 287 parts of ethylene glycol (EG) were placed in a reactor equipped with a condenser. After the contents in the reactor were mixed well with a mechanical stirrer, the mixture was heated to 200-210 ° C. with stirring. This removed most of the water produced during the reaction from the top of the condenser along with some of the EG. On the other hand, most of EG and TEA remained in the reaction mixture. After about 3 hours, the reactor was cooled to 100 ° C. and another mixture containing 237 parts of aluminum hydroxide, 207 g of EG, and 500 g of TEA was added to the reactor. The mixture was heated again to 200-210 ° C. and after 4 hours the heating was stopped. After the mixture was cooled to room temperature, a light brown pasty composite liquid was recovered.
次に、水760部及びテトラエチル水酸化アンモニウム350部を、撹拌条件下で、上記で得られた複合体液体に加えた。1時間撹拌した後、混合物は高粘度ゲルを形成し、このゲルを室温で1日間置いた。 Next, 760 parts of water and 350 parts of tetraethylammonium hydroxide were added to the composite liquid obtained above under stirring conditions. After stirring for 1 hour, the mixture formed a high viscosity gel that was left at room temperature for 1 day.
次に、高粘度ゲルを98℃で23時間乾燥した後、オートクレーブ内に入れ、16時間かけて180℃に加熱した。最後に、1℃/分の加熱速度で、空気中にて600℃で10時間焼成した。 Next, the high viscosity gel was dried at 98 ° C. for 23 hours, then placed in an autoclave and heated to 180 ° C. over 16 hours. Finally, it was fired at 600 ° C. for 10 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
最終材料のX線回折(XRD)パターンは、メソポーラス構造を示す2°未満に強い2Θピークを示した。窒素吸収によるBET測定の結果、表面積は606m2/g、平均細孔径は約6.0nm、総細孔容積は約0.78cm3/gであった The X-ray diffraction (XRD) pattern of the final material showed a strong 2Θ peak below 2 ° indicating a mesoporous structure. As a result of BET measurement by nitrogen absorption, the surface area was 606 m 2 / g, the average pore diameter was about 6.0 nm, and the total pore volume was about 0.78 cm 3 / g.
<実施例4>
この実施例では、incipient wetness法による0.90重量%イリジウム/Si−TUD−1の触媒の製造を説明する。塩化インジウム(IU)0.134部を、脱イオン水5.2部に溶解した。この溶液を、実施例1で得られたSi−TUD−1 8部に、混合しながら加えた。粉末を25℃で乾燥した。
<Example 4>
This example illustrates the preparation of a 0.90 wt% iridium / Si-TUD-1 catalyst by the incipient wetness method. 0.134 parts of indium chloride (IU) was dissolved in 5.2 parts of deionized water. This solution was added to 8 parts of Si-TUD-1 obtained in Example 1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C.
次いで、CO化学吸着を使用した分散測定のために、粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。CO化学吸着は、金属の75%分散を示し、Ir:COの化学量比1が推定される。 The powder was then reduced in a stream of hydrogen at 100 ° C. for 1 hour for dispersion measurement using CO chemisorption, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. CO chemisorption shows a 75% dispersion of the metal and an Ir: CO stoichiometric ratio of 1 is estimated.
<実施例5>
この実施例では、incipient wetness法による0.9重量%パラジウム及び0.3重量%白金/Si−TUD−1の製造を説明する。最初に、実施例3で得られたAl−Si−TUD−1を押し出した。次いで、1/16”押出品70部を、テトラアミン硝酸白金の水性溶液0.42部、テトラアミン硝酸パラジウム(5%Pd)の水性溶液12.5部、及び水43部で含浸した。含浸Al−Si−TUD−1を、90℃で2時間乾燥するに先だって、室温で6時間置いた。最後に、乾燥した材料を、加熱速度1℃/分で、空気中にて350℃で4時間焼成した。CO化学吸着を使用して貴金属分散を測定し、次いで粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。金属の51%の分散が測定され、Pt:COの化学量比1が推定される。
<Example 5>
This example describes the preparation of 0.9 wt% palladium and 0.3 wt% platinum / Si-TUD-1 by the incipient wetness method. First, Al-Si-TUD-1 obtained in Example 3 was extruded. Next, 70 parts of 1/16 "extrudate were impregnated with 0.42 parts of an aqueous solution of tetraamine platinum nitrate, 12.5 parts of an aqueous solution of tetraamine palladium nitrate (5% Pd), and 43 parts of water. Impregnated Al- Si-TUD-1 was left at room temperature for 6 hours prior to drying for 2 hours at 90 ° C. Finally, the dried material was calcined in air at 350 ° C. for 4 hours at a heating rate of 1 ° C./min. CO chemisorption was used to measure noble metal dispersion, and then the powder was reduced in a hydrogen stream at 100 ° C. for 1 hour, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. A 51% dispersion of the metal is measured and a Pt: CO stoichiometry of 1 is estimated.
<実施例6>
この実施例では、incipient wetness法による0.46重量%白金/Si−TUD−1の製造を説明する。テトラアミン硝酸白金(II)0.046部を、脱イオン水4.1部に溶解した。この溶液を、実施例1で得られたSi−TUD−1 5部に、混合しながら加えた。粉末を25℃で乾燥した。
<Example 6>
This example describes the production of 0.46 wt% platinum / Si-TUD-1 by the incipient wetness method. 0.046 parts of tetraamine platinum nitrate (II) was dissolved in 4.1 parts of deionized water. This solution was added to 5 parts of Si-TUD-1 obtained in Example 1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C.
次いで、CO化学吸着を使用した分散測定のために、粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。サンプルの72%の分散が測定され、Pt:COの化学量比1が推定される。 The powder was then reduced in a stream of hydrogen at 100 ° C. for 1 hour for dispersion measurement using CO chemisorption, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. A 72% variance of the sample is measured and a Pt: CO stoichiometry of 1 is estimated.
<実施例7>
実施例1で得られたSi−TUD−1 21部を脱イオン水に懸濁させた。硝酸を加えて、溶液のpHを2.5に調整した。この交換は5時間行った。次いで、溶液を排水した。次いで、Si−TUD−1を脱イオン水で5回洗浄した。次いで、このSi−TUD−1を脱イオン水600部中に配置した。この溶液のpHを、硝酸アンモニウムを使用して9.5に調整した。この交換は、1時間行った。この交換中、pHを9.5に維持するように、必要に応じて硝酸アンモニウムを加えた。交換後、Si−TUD−1を脱イオン水で5回洗浄した。次いで、Si−TUD−1を25℃で乾燥した。この酸/塩基処理Si−TUD−1を使用して、テトラアミン硝酸白金(II)のincipient wetnessにより、0.50%パラジウム/Si−TUD−1を製造した。パラジウム塩0.071部を脱イオン水4.1部に溶解した。この溶液を、Si−TUD−1 5部に混合しながら加えた。粉末を25℃で乾燥した。次いで、触媒粉末を1℃/分の加熱速度で、空気中にて350℃で2時間焼成した。
<Example 7>
21 parts of Si-TUD-1 obtained in Example 1 was suspended in deionized water. Nitric acid was added to adjust the pH of the solution to 2.5. This exchange was performed for 5 hours. The solution was then drained. The Si-TUD-1 was then washed 5 times with deionized water. This Si-TUD-1 was then placed in 600 parts of deionized water. The pH of this solution was adjusted to 9.5 using ammonium nitrate. This exchange was performed for 1 hour. During this exchange, ammonium nitrate was added as needed to maintain the pH at 9.5. After the exchange, Si-TUD-1 was washed 5 times with deionized water. Next, Si-TUD-1 was dried at 25 ° C. Using this acid / base-treated Si-TUD-1, 0.50% palladium / Si-TUD-1 was produced by an indirect wetness of tetraamine platinum nitrate (II). 0.071 parts of palladium salt was dissolved in 4.1 parts of deionized water. This solution was added to 5 parts Si-TUD-1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C. Next, the catalyst powder was calcined at 350 ° C. for 2 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
次いで、CO化学吸着を使用した分散測定のために、粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。サンプルの96%の分散が測定され、Pd:COの化学量比1が推定される The powder was then reduced in a stream of hydrogen at 100 ° C. for 1 hour for dispersion measurement using CO chemisorption, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. A 96% dispersion of the sample is measured and a Pd: CO stoichiometry of 1 is estimated
<実施例8>
この実施例では、酸/塩基処理TUD−1(実施例7)を使用した、テトラアミン硝酸パラジウム(II)のincipient wetness法による0.25%パラジウム/Si−TUD−1の製造を説明する。パラジウム塩0.035部を脱イオン水3.9部に溶解した。この溶液を、Si−TUD−1 5部に混合しながら加えた。粉末を25℃で乾燥した。次いで、触媒粉末を1℃/分の加熱速度で、空気中にて350℃で2時間焼成した。
<Example 8>
This example illustrates the production of 0.25% palladium / Si-TUD-1 by the incipient wetness method of tetraamine palladium nitrate (II) using acid / base treated TUD-1 (Example 7). 0.035 parts of palladium salt was dissolved in 3.9 parts of deionized water. This solution was added to 5 parts Si-TUD-1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C. Next, the catalyst powder was calcined at 350 ° C. for 2 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
CO化学吸着を使用して貴金属分散を測定し、次いで粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。サンプルの90%の分散が測定され、Pt:COの化学量比1が推定される CO chemisorption was used to measure precious metal dispersion, then the powder was reduced in a hydrogen stream at 100 ° C. for 1 hour, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. 90% dispersion of the sample is measured and a Pt: CO stoichiometry of 1 is estimated
<実施例9>
0.38重量%パラジウム/0.23重量%白金/Si−TUD−1触媒を以下のように製造した。酸/塩基処理Si−TUD−1(実施例7)を使用して、テトラアミン硝酸パラジウム(II)のincipient wetnessにより0.38%パラジウムTUD−1を製造した。パラジウム塩0.053部を脱イオン水3.75部に溶解した。この溶液を、混合しながらSi−TUD−1 5部に加えた。粉末を25℃で乾燥した。次いで、触媒粉末を1℃/分の加熱速度で空気中にて350℃で2時間焼成した。
<Example 9>
A 0.38 wt% palladium / 0.23% wt platinum / Si-TUD-1 catalyst was prepared as follows. Acid / base treated Si-TUD-1 (Example 7) was used to produce 0.38% palladium TUD-1 by an incipient wetness of tetraamine palladium nitrate (II). 0.053 parts of palladium salt was dissolved in 3.75 parts of deionized water. This solution was added to 5 parts of Si-TUD-1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C. Next, the catalyst powder was calcined at 350 ° C. for 2 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
この触媒上の0.23重量%白金含浸物を、テトラアミン硝酸白金(II)のincipient wetnessにより製造した。白金塩0.018部を脱イオン水3.25部に溶解した。この溶液を、撹拌しながら0.38重量%Pd/Si−TUD−1 4.02部に加えた。粉末を25℃で乾燥した。 A 0.23% wt platinum impregnation on the catalyst was prepared by an incipient wetness of tetraamine platinum (II) nitrate. 0.018 part of platinum salt was dissolved in 3.25 parts of deionized water. This solution was added to 4.02 parts of 0.38 wt% Pd / Si-TUD-1 with stirring. The powder was dried at 25 ° C.
次に、CO化学吸着を使用した分散測定のために、粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。サンプルの81%の分散が測定され、Pd:CO及びPt:COの化学量比1が推定される Next, for dispersion measurements using CO chemisorption, the powder was reduced in a hydrogen stream at 100 ° C. for 1 hour, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. 81% variance of the sample is measured and a stoichiometric ratio of 1 for Pd: CO and Pt: CO is estimated
<実施例10>
以下のように、0.19重量%パラジウム/0.11重量%白金/Si−TUD−1触媒を製造した。酸/塩基処理Si−TUD−1(実施例7)を使用して、テトラアミン硝酸パラジウム(II)のincipient wetnessにより、0.19重量%パラジウム/Si−TUD−1を製造した。パラジウム塩0.027部を脱イオン水3.5部中に溶解した。この溶液を、混合しながらSi−TUD−1 5部に加えた。粉末を25℃で乾燥した。次いで、触媒粉末を、1℃/分の加熱速度で、空気中にて350℃で2時間焼成した。
<Example 10>
A 0.19 wt% palladium / 0.11 wt% platinum / Si-TUD-1 catalyst was prepared as follows. 0.19 wt% palladium / Si-TUD-1 was prepared by an indirect wetness of tetraamine palladium nitrate (II) using acid / base treated Si-TUD-1 (Example 7). 0.027 parts of the palladium salt was dissolved in 3.5 parts of deionized water. This solution was added to 5 parts of Si-TUD-1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C. The catalyst powder was then calcined at 350 ° C. for 2 hours in air at a heating rate of 1 ° C./min.
この触媒上の0.11重量%白金含浸物を、テトラアミン硝酸白金(II)のincipient wetnessにより製造した。白金塩0.009部を脱イオン水3.27部に溶解した。この溶液を、0.19%Pd/Si−TUD−1 4.05部に、混合しながら加えた。粉末を25℃で乾燥した。 A 0.11 wt% platinum impregnation on the catalyst was prepared by an incipient wetness of tetraamine platinum (II) nitrate. 0.009 part of platinum salt was dissolved in 3.27 parts of deionized water. This solution was added to 4.05 parts of 0.19% Pd / Si-TUD-1 with mixing. The powder was dried at 25 ° C.
次いで、CO化学吸着を使用した分散測定のために、粉末を水素流中で100℃にて1時間還元した後、5℃/分で350℃に加熱し、この温度で2時間保持した。サンプルの54%の分散が測定され、Pd:CO及びPt:COの化学量比1が推定される。 The powder was then reduced in a stream of hydrogen at 100 ° C. for 1 hour for dispersion measurement using CO chemisorption, then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min and held at this temperature for 2 hours. The dispersion of 54% of the sample is measured and a stoichiometric ratio of 1 for Pd: CO and Pt: CO is estimated.
<実施例11>
TUD−1触媒を、1”反応器内で実際の連続的フィードにより評価し、市販触媒と比較した。表1に、処理条件を纏めた。表2に、原料及び流出液の特性、最終生成物の収量を示す。TUD−1触媒では、芳香族化合物が僅か5%である最終生成物が得られ、市販用触媒では、高い空間速度下で、芳香族化合物10%を含む生成物が得られたことが明らかである。TUD−1触媒は、より高い芳香族化合物飽和活性を示した。
<Example 11>
The TUD-1 catalyst was evaluated in a 1 "reactor with actual continuous feed and compared to a commercial catalyst. Table 1 summarizes the processing conditions. Table 2 shows the feedstock and effluent characteristics and final production. The TUD-1 catalyst gives a final product with only 5% aromatics and the commercial catalyst gives a product with 10% aromatics at high space velocities. The TUD-1 catalyst showed higher aromatic saturation activity.
<実施例12>
この実施例では、アルミニウムベースのTUD−1を製造した。イソプロパノール65重量部及びエタノール85部を、アルミニウムイソプロポキシド53部を含む容器に加えた。50℃で約4時間撹拌した後、テトラエチレングリコール(TEG)50部を、撹拌しながら滴加した。さらに4時間撹拌した後、水10部をイソプロパノール20部及びエタノール18部と共に、撹拌下で加えた。30分間撹拌した後、混合物は白色懸濁液となり、次いでこれを室温で48時間置き、続いて空気中で70℃にて20時間乾燥して固体ゲルを得た。この固体ゲルをオートクレーブ内で160℃にて2.5時間加熱し、最後に空気中で600℃にて6時間焼成して、メソポーラス酸化アルミニウムを生成した。
<Example 12>
In this example, an aluminum-based TUD-1 was produced. 65 parts by weight of isopropanol and 85 parts of ethanol were added to a container containing 53 parts of aluminum isopropoxide. After stirring at 50 ° C. for about 4 hours, 50 parts of tetraethylene glycol (TEG) was added dropwise with stirring. After further stirring for 4 hours, 10 parts of water was added with stirring together with 20 parts of isopropanol and 18 parts of ethanol. After stirring for 30 minutes, the mixture became a white suspension, which was then left at room temperature for 48 hours, followed by drying in air at 70 ° C. for 20 hours to obtain a solid gel. This solid gel was heated in an autoclave at 160 ° C. for 2.5 hours, and finally calcined in air at 600 ° C. for 6 hours to produce mesoporous aluminum oxide.
得られた焼成メソポーラス酸化アルミニウムのXRDパターンでは、メソ構造材料に特徴的な1.6°の強い2Θピークが存在した。N2ポロシメーターの結果、細孔の寸法分布が4.6nm付近に集中していた。27Al NMR分光計測の結果、75、35及び0ppmに、各々4、5及び6配位アルミニウムに対応する3つのピークが観察された。すなわち、これは4、5及び6配位アルミニウムを有する本発明の典型的なメソポーラス材料であった。 In the XRD pattern of the obtained calcined mesoporous aluminum oxide, there was a strong 1.6 ° 2Θ peak characteristic of mesostructured materials. As a result of the N 2 porosimeter, the pore size distribution was concentrated around 4.6 nm. As a result of 27 Al NMR spectroscopy, three peaks corresponding to 4, 5 and 6 coordinated aluminum were observed at 75, 35 and 0 ppm, respectively. That is, this was a typical mesoporous material of the present invention with 4, 5 and 6 coordinated aluminum.
<実施例13>
この実施例では、本発明の組成物の、水素化のための触媒担体としての使用を説明する。最初に、実施例12(“サンプル12”)のAl−TUD−13.13部を、incipient wetness法により、3.1重量%Pt(NH3)4(NO3)2水溶液2部で含浸した。乾燥し、空気中で350℃にて2時間焼成した後、含浸したサンプル1250部を反応器内に充填し、次いで水素で300℃にて2時間還元した。
<Example 13>
This example illustrates the use of the composition of the present invention as a catalyst support for hydrogenation. First, Al-TUD-13.13 parts of Example 12 (“Sample 12”) were impregnated with 2 parts of a 3.1 wt% Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 aqueous solution by the incipient wetness method. . After drying and calcination in air at 350 ° C. for 2 hours, 1250 parts of the impregnated sample were charged into the reactor and then reduced with hydrogen at 300 ° C. for 2 hours.
プローブ反応として、全圧600kPa(6bar)下、水素中に2.2モル%のメシチレン濃度のフィードを有する固定層反応器内で、メシチレンの水素化を実施した。触媒の速度定数を測定するために、反応温度を10℃の増分で100〜130℃の範囲内で変動させた。触媒質量に基づいた修正接触時間を、0.6gcat.*分*l−1にて一定に維持した。触媒質量に基づいた一次反応速度定数は、100℃で0.15gcat. −1*分−1*lであった。 As a probe reaction, hydrogenation of mesitylene was carried out in a fixed bed reactor having a feed of 2.2 mol% mesitylene concentration in hydrogen under a total pressure of 600 kPa (6 bar). In order to determine the rate constant of the catalyst, the reaction temperature was varied in the range of 100-130 ° C in 10 ° C increments. The corrected contact time based on catalyst mass was 0.6 g cat. * Maintained constant at min * l -1 . The first-order reaction rate constant based on the catalyst mass was 0.15 g cat. −1 * min− 1 * 1.
<実施例14>
この実施例では、アセチレン及びジエンの選択的水素化を説明する。Pd−AgAl−TUD−1触媒を1/16”押出品の形態で製造し、実験室性能試験のために24/36メッシュの粒子に粉砕した。0.75”ODの管状反応器内で、選択的水素化を実施した。原料は、0.8%メチルアセチレン、0.3%プロパジエン、22%プロピレン、及びバランス量のイソブタンから構成されていた。水素をこの炭化水素流中に溶解させた。水素/(メチルアセチレン+プロパジエン)のモル比は、約0.75であった。次いで、この混合物を他の反応器に移した。LHSVは、約367に維持された。反応の終わりに、転換及び選択性を測定した。選択性は、生成したプロピレン/[転換した(メチルアセチレン+プロパジエン)]×100として定義した。49℃及び約2758kPaG(400psig)にて、(メチルアセチレン+プロパジエン)転換は29%であり、選択性は71%であった。
<Example 14>
This example illustrates the selective hydrogenation of acetylene and diene. Pd-AgAl-TUD-1 catalyst was prepared in the form of 1/16 "extrudate and ground to 24/36 mesh particles for laboratory performance testing. In a 0.75" OD tubular reactor, Selective hydrogenation was performed. The feedstock consisted of 0.8% methylacetylene, 0.3% propadiene, 22% propylene, and a balance amount of isobutane. Hydrogen was dissolved in the hydrocarbon stream. The molar ratio of hydrogen / (methylacetylene + propadiene) was about 0.75. This mixture was then transferred to another reactor. LHSV was maintained at about 367. At the end of the reaction, conversion and selectivity were measured. Selectivity was defined as the propylene produced / [converted (methylacetylene + propadiene)] × 100. At 49 ° C. and about 2758 kPaG (400 psig), the (methylacetylene + propadiene) conversion was 29% and the selectivity was 71%.
以上の説明は多数の細部を含むが、これら細部は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の好ましい実施態様の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は、本願に添付された特許請求の範囲により定義される本発明の範囲及び思想内で、他の多数の可能性が想定できるであろう。 While the foregoing description includes numerous details, these details are not intended to limit the scope of the invention and are to be construed as merely illustrative of preferred embodiments of the invention. Those skilled in the art will envision many other possibilities within the scope and spirit of the invention as defined by the claims appended hereto.
Claims (28)
a)メソ細孔及びミクロ細孔を基準として少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔を有し、且つ少なくとも300m2/gのBET表面積と、少なくとも0.3cm3/gの細孔容積とを有する非晶質メソポーラス無機酸化物担体上に、少なくとも1種の第VIII族金属を含む触媒を準備する工程と、
b)前記触媒の存在下、水素化反応条件下で前記炭化水素原料を水素化反応ゾーン内の水素と接触させて、不飽和成分の含有量が低下された生成物を得る工程と、を含む方法。 A method for hydrogenating a hydrocarbon feedstock containing unsaturated components, comprising:
a) having at least 97 volume percent interconnected mesopores based on mesopores and micropores and having a BET surface area of at least 300 m 2 / g and a pore volume of at least 0.3 cm 3 / g Providing a catalyst comprising at least one Group VIII metal on an amorphous mesoporous inorganic oxide support having:
b) contacting the hydrocarbon feed with hydrogen in the hydrogenation reaction zone under hydrogenation reaction conditions in the presence of the catalyst to obtain a product having a reduced content of unsaturated components. Method.
(a)水素化分解ゾーン内で潤滑剤粘度の炭化水素原料を水素化分解して流出液を得る工程と、
(b)前記水素化分解ゾーンの流出液の少なくとも一部を、触媒的水素化ゾーン内で、超大気圧水素圧下、メソ細孔及びミクロ細孔を基準として少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔を有し、且つ少なくとも300m2/gのBET表面積と、少なくとも0.4cm3/gの細孔容積とを有する非晶質メソポーラス無機酸化物担体上に少なくとも1種の第VIII族金属を含む触媒と接触させることにより、前記水素化分解ゾーンの流出液の少なくとも一部を触媒的に水素化して、不飽和成分の含有量が低下された潤滑剤製品を得る工程と、を含む方法。 A method of stabilizing a lubricating oil containing unsaturated components,
(A) hydrocracking a hydrocarbon raw material of lubricant viscosity in a hydrocracking zone to obtain an effluent;
(B) at least a portion of the effluent of the hydrocracking zone is connected to at least 97 volume percent of meso fines in a catalytic hydrogenation zone under superatmospheric hydrogen pressure, based on mesopores and micropores. At least one Group VIII metal is included on an amorphous mesoporous inorganic oxide support having pores and having a BET surface area of at least 300 m 2 / g and a pore volume of at least 0.4 cm 3 / g And catalytically hydrogenating at least a portion of the hydrocracking zone effluent by contacting with a catalyst to obtain a lubricant product having a reduced content of unsaturated components.
(a)水素化分解ゾーン内で潤滑剤粘度の炭化水素原料を水素化分解して流出液を得る工程と、
(b)前記水素化分解ゾーンの流出液の少なくとも一部を、触媒的水素化ゾーン内で、超大気圧水素圧下、メソ細孔及びミクロ細孔を基準として少なくとも97体積パーセントの互いに繋がったメソ細孔を有し、且つ少なくとも300m2/gのBET表面積と、少なくとも0.4cm3/gの細孔容積とを有する非晶質メソポーラス無機酸化物担体上にニッケルを含む触媒と接触させることにより、前記水素化分解ゾーンの流出液の少なくとも一部を触媒的に水素化して、不飽和成分の含有量が低下された潤滑剤製品を得る工程と、を含む方法。 A method of stabilizing a lubricating oil containing unsaturated components,
(A) hydrocracking a hydrocarbon raw material of lubricant viscosity in a hydrocracking zone to obtain an effluent;
(B) at least a portion of the effluent of the hydrocracking zone is connected to at least 97 volume percent of meso fines in a catalytic hydrogenation zone under superatmospheric hydrogen pressure, based on mesopores and micropores. Contacting with a catalyst comprising nickel on an amorphous mesoporous inorganic oxide support having pores and having a BET surface area of at least 300 m 2 / g and a pore volume of at least 0.4 cm 3 / g, Catalytically hydrogenating at least a portion of the hydrocracking zone effluent to obtain a lubricant product having a reduced content of unsaturated components.
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